光伏組件中電池遮擋與I-V曲線特性變化關(guān)系

1、光伏組件中電池遮擋與I-V曲線特性變化關(guān)系摘要：眾所周知，晶體硅太陽電池組件的表面陰影、焊接不良及單體電池功率不匹配等因素是導(dǎo)致輸出功率降低的主要原因，研究這些因素的影響不僅對制造晶體硅太陽電池組件有指導(dǎo)作用，而且也有利于人們正確判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)輸.眾所周知，晶體硅太陽電池組件的表面陰影、焊接不良及單體電池功率不匹配等因素是導(dǎo)致輸出功率降低的主要原因，研究這些因素的影響不僅對制造晶體硅太陽電池組件有指導(dǎo)作用，而且也有利于人們正確判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出降低或失效的原因。國外曾經(jīng)有人報道一些在現(xiàn)場用了10到15年的組件電特性已經(jīng)惡化。其I-V特性曲線已經(jīng)和一些普通的光伏組件差別很大，而這種變化的I-

2、V曲線可以用來分析晶體硅太陽電池組件輸出降低的原因。本文主要討論了遮擋部分電池組件輸出特性的影響，并用計算機(jī)對核過程進(jìn)行了模擬。一、模擬方法在晶體硅太陽電池組件中，當(dāng)有電池被遮擋時，組件的輸出特性可以用下式表示：I=InL-I(exp)-11-a(IH1)(1)nkTRshmVbrItt(2)100Jtl1im一電池個數(shù).(v-流力:茲曼常數(shù)，q電荷量T-絕對溫叟,H二根管因子*3暗飽和電流I1光電流.1八-在標(biāo)準(zhǔn)測成條件卜(LUkWW)的光電流5一，隔腮度，P陰影透過率，鼠一一串聯(lián)電阻Snr井眼電阻，h或nn常用系數(shù)值,V,r電壓降落這些參數(shù)估算時可以用一下參數(shù)代替：n=1.96,10=3.

3、86X10-5(A),Rsh=15.29(0)。a=2.0x10-3,Vbr=-21.29(V),nn=3.R3=0.008.組件中有電池被遮蓋時的電路可以用圖片三來表示，正常的電池和被遮蓋住的電池在組建中是串聯(lián)關(guān)系，因此電壓V和電流I滿足以下等式：（3）（4）Va（況1ffllin）IUV=V|-V.T_,t，式/1/m1+咫T'-ltihi-Tcexp_1JnkT八,ml十&八Vbr即<->-1:-a（R.12）（1-nkTRshm2Y2/m2Rs!2.Vbf組件中電池被遮擋時的模擬電路其中，Iph1代表組件中普通電池的光電流，Iph2代表遮擋電池產(chǎn)生的光電流，

4、與等式（2）中的遮擋透過率有關(guān)系，例如，當(dāng)遮擋透過率為35%時，Iph2是Iph1的0.35倍。通過解（3）-（6）式可以計算出I-V的特性。二、實驗圖2（a）和（b）是通過改變陰影透過率的情況下分別計算和實際測量的I-V特性曲線。當(dāng)組件上的一個電池用不同的透過率（一個組件由36塊電池組成）時，短路電流大致變化不大。結(jié)果是透過率越低，電流隨著電壓的升高下降越快。另一方面，開路電壓基本上相同。由圖可看出：測量結(jié)果與計算的結(jié)果相吻合。電壓電壓V）圖2以遮擋透過率為變量的I-V特性曲線（遮擋電池數(shù)：1）（a）計算結(jié)果，（b）測量結(jié)果圖3（a）和（b）是通過改變遮擋的電池書目（陰影透過率都為35%）來

5、計算和測量I-V的特性。隨著電池遮擋數(shù)目的增多，短路電流明顯變低，然而開路電壓變化不是很大。由圖可看出：測量與計算的結(jié)果相吻合。電池遮檔觸口圖3以遮擋電池數(shù)目為變量的I-V特性曲線（遮擋透過率為35%）,（a）計算結(jié)果，（b）測量結(jié)果。圖4是不同輻照度下測試I-V特性。其中一片電池上覆蓋有陰影，并且陰影的透過率為35%。隨著輻照度的提高，在短路電流附近電流下降比例變大。圖5是不同輻照度下測試的I-V特性，在一個組件上有3塊電池有陰影（陰影透過率都為35%）。在這種情況下，在短路電流附近電流下降很小。插7.50r-5.010.015X匚3月電壓”)圖4以輻照度為變量的IT特性曲線（遮擋電池數(shù)目;

6、1）電壓S圖5以輻照度為變量的IT特性曲段遮揩電池數(shù)目：3）圖6是在同一輻照度，陰隱透過率為35%情況下，通過改變組件遮擋的位置測出來的I-V特性曲線。遮擋數(shù)目為3塊（一塊組件36塊電池）。由I-V曲線圖可以看出雖然遮擋面積一樣，但不同的位置其I-V曲線表現(xiàn)不同的，但是開路電壓均相等。6.0廠圖6位置不同而測定的I-V曲線（曲線1為遮擋的連續(xù)三塊電池；曲線2為遮擋的連續(xù)兩塊電池和一塊間隔開的電池；曲線3為遮擋的三塊分別間隔開的電池）三、結(jié)論本文利用計算機(jī)模擬和組件測試儀研究了由于電池的遮擋而引起的組件功率輸出與I-V特性變化之間的關(guān)系，組件被遮擋時的I-V特性變化與被遮擋的電池的電壓降落有關(guān)。晶體硅太陽電池組件的輸出I-V特性曲線與電池表面陰影